50 відтінків (сірий, синій і зелений) водню
Ідея використання водню як замінника природного газу набуває щораз більшої популярності, багато компаній, включно з українськими, розпочали проекти з синтезу та транспортування цього «палива майбутнього». Разом з тим, важливо звертати увагу на вуглецевий слід синтезу водню, оскільки замість вирішити проблему викидів СО2, їх можна просто перенести в інше місце, що не вирішить проблему глобальних викидів.
Пропонуємо вашій увазі переклад вкрай цікавої й актуальної публікації про «кольори» водню наших давніх друзів і партнерів – Європейської асоціації міст «Енерджі Сітіз».
Коли обговорюють майбутнє енергетики, у всіх на вустах водень. Можливо, ви вже чули про деякі кольори, з ним пов’язані, й хочете знати їхнє значення. Тож ми підготували для вас короткий глосарій водню!
Білий: зустрічається у природі
Почнімо з азів: водень (Н) - найлегший елемент періодичної системи і найпоширеніша речовина у Всесвіті. Його можна використовувати як сировину, паливо або енергоносій. При спалюванні водень не виділяє СО2, тому часто чути про його високий потенціал для декарбонізації нашої економіки.
У природі водень зустрічається переважно в газоподібному стані (H2), і він безбарвний. Ось чому, коли кажуть про «білий водень», то мається на увазі природний водень, який можна (рідко) знайти в підземних покладах. Зараз не існує жодної реальної стратегії використання цих покладів, тому застосовують різні процеси, щоб отримати водень штучно. Кольори слугують для їхнього позначення: кожен колір відповідає певному джерелу енергії та/або процесу, використаним для отримання водню.
Бурий/чорний: назва говорить сама за себе
Найдавніший спосіб отримання водню - це перетворення вугілля в газ. Процеси газифікації перетворюють органічні або вуглецьмісткі матеріали на основі викопного палива на окис вуглецю, водень і вуглекислий газ. Газифікація наступає при дуже високих температурах (понад 700 °C), без спалювання, з контрольованою кількістю кисню та/або пари. Відтак окис вуглецю реагує з водою, утворюючи вуглекислий газ та більше водню за допомогою реакції водно-газового зсуву.
Газ, утворений в результаті газифікації вугілля, називається синтез-газом, відокремити водень від інших елементів в ньому можна, застосувавши адсорбери або спеціальні мембрани. Цей водень відомий як бурий або чорний залежно від типу використаного вугілля: буре (лігніт) або чорне (бітумне) вугілля. Процес газифікації вугілля супроводжується сильним забрудненням, оскільки ані СО2, ані окис вуглецю використати повторно не можна, і їх викидають в атмосферу.
Водень з біомаси
Біомасу теж можна перетворювати за допомогою газифікації для отримання водню. Залежно від типу біомаси, а також при застосуванні технологій вловлювання і зберігання вуглецю, викиди вуглецю нетто в цьому випадку можуть бути нижчі ніж для бурого чи чорного водню.
Сірий: найпоширеніший
У наш час більшість водню походить з природного газу, де він зв’язаний з вуглецем і може бути відокремлений за допомогою процесу, званого «паровим реформінгом», при цьому надлишок вуглецю утворює СО2. Цей водень називають сірим, коли надлишок CO2 не вловлюють. Сьогодні сірий водень становить більшу частину продукції і дає близько 9,3 кг СО2 на кг отриманого водню. Іноді водень називають «сірим», щоб вказати на те, що його отримано з викопного палива без вловлювання парникових газів, а відмінність від бурого або чорного водню полягає лише в меншій кількості продукованих викидів.
Блакитний ... якщо викиди поміщають під землю
Водень вважають синім, якщо викиди, що утворюються в процесі парового реформінгу, вловлюють і зберігають під землею за допомогою промислового вловлювання і зберігання вуглецю (CCS), щоб запобігти його поширенню в атмосфері. Саме тому блакитний водень часто вважають вуглець-нейтральним джерелом енергії, хоча точніше була б називати його низьковуглецевим, оскільки приблизно 10-20% утвореного СО2 не можна вловити.
Туркузевий (бірюзовий): твердий вуглець як побічний продукт
Зараз на стадії експериментальних досліджень перебуває новий спосіб добування водню з природного газу. Газ можна розкласти при дуже високих температурах з утворенням водню і твердого вуглецю завдяки так званому піролізу метану. Отриманий водень називають туркузевим або низьковуглецевим.
Якщо водень отримано в результаті електролізу води, тобто розкладання води на газоподібний водень і кисень під дією електричного струму, то ми маємо гаму з трьох кольорів: рожевого, жовтого й зеленого. В цьому випадку викиди повного циклу продукування водню за допомогою електроенергії залежать від способу її виробництва.
Рожевий: з атомної енергії
Рожевий колір часто використовують для водню, отриманого в результаті електролізу з використанням атомної енергії.
Жовтий: використовуючи суміш того, що є
Жовтий колір іноді вказує на водень, продукований за допомогою електролізу з використанням сонячної енергії, однак його часто вживають також для позначення електроенергії для електролізу зі змішаних джерел залежно від того, що є (від поновлюваних джерел енергії і до викопного палива).
Зелений: з поновлюваних джерел
І останнім, проте не менш важливим, іде зелений водень, який ще часто називають чистим. Його продукують з використанням електроенергії з поновлюваних джерел, зараз зелений водень складає близько 1% від загального виробництва водню. Європейська комісія має намір змінити це і розробила цілісну стратегію підтримки водню, підкресливши його потенціал для кліматично нейтральної Європи та помістивши в самісінький центр Зеленої угоди ЄС (і її бюджету).
Є майже стільки ж типів технологій електролізу для отримання зеленого водню, скільки й кольорів водню. Дейвін Янссен з Euractiv.com докладно розглядає різні підходи в Китаї та ЄС .
Багато великих енергетичних гравців і компаній схвально сприйняли стратегію ЄС, проте вона теж породила запитання щодо стійкості, економічної доцільності і – що більш важливо для наших членів - стосовно потенційної ролі водню в містах. Слідкуйте за нашим веб-сайтом, щоб довідатись більше.
Джерело: https://energy-cities.eu/
02.12.2020 12:00